устройство для нейтронно-активационного анализа

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕЙТРОННО-АКТИВАЦИОННОГО АНАЛИЗА, содержащее источник нейтронов и регистрирующее устройство в защитных контейнерах, контейнер для пробы и устройство для перемещения контейнера с пробой между источником и регистрирующим устройством, отличающееся тем, что контейнер для пробы выполнен кольцевым, устройство для перемещения контейнера с пробой выполнено в виде Z-образного коромысла, подвешенного на каретке с помощью оси, на которой веерообразно по полуокружности установлены равномерно распределенные планки, образующие реечно-зубчатый механизм с дополнительно введенными неподвижно закрепленными рейками, на одном конце коромысла установлен контейнер для пробы, выполненный с возможностью надевания на источник, и регистрирующее устройство, установленное на разной высоте.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к техническим средствам для инструментального элементного анализа вещества, в частности к нейтронно-активационному анализу (НАА).

Известны устройства доставки проб в зону облучения с помощью пневматических транспортных систем.

Известно устройство [1] содержащее загрузочное устройство, транспортный канал, шлюзовое устройство, устройство управления и распределения проб и источник сжатого воздуха. Такое устройство обеспечивает высокую скорость перемещения проб от источника нейтронов к регистрирующим системам, что особенно важно при НАА по короткоживущим изотопам.

Однако такая система сложна в изготовлении и эксплуатации, особенно когда пробы имеют значительный объем и вес. Обычно вес пробы не превышает нескольких групп, а это определяет погрешность представительности геологического опробования для руд благородных металлов, при их крайне неравномерном распределении (высококонтрастные руды).

Наиболее близкой к изобретению является установка для нейтронно-активационного анализа [2] содержащая генератор быстрых нейтронов, регистрирующее устройство, контейнер в форме диска для загрузки пробы и препаратопровод для перемещения образца (пробы).

Такое устройство позволяет выполнить нейтронно-активационный анализ проб весом 5-10 г по коротко- и долгоживущим изотопам. Транспортировка проб от генератора нейтронов к регистрирующему устройству осуществляется с помощью сжатого воздуха в пневмотранспортной системе.

Однако такая конструкция установки также сложна и не позволяет с высокой скоростью осуществлять транспортировку проб большого веса (до 1,5-2,0 кг), при НАА для руд благородных металлов, таких как золото и серебро. НАА таких больших проб позволяет снизить требование к крупности их измельчения, т.е. в этом случае можно непосредственно анализировать сухой буровой шлам без его додрабливания. Существенным недостатком существующей установки являются геометрические условия облучения пробы, когда она устанавливается сбоку или сверху на мишень генератора. В лучшем случае здесь может быть осуществлена геометрия, близкая к 2, что определяет чувствительность анализа, чем полнее используется поток нейтронов от генератора, тем выше чувствительность метода анализа. Возможно при сохранении требуемой чувствительности уменьшить поток нейтронов, что снижает радиационную опасность.

Задача изобретения создание устройства для нейтронно-активационного анализа, имеющего простую в изготовлении и эксплуатации конструкцию с максимальным использованием всего потока нейтронов, используемых генератором, позволяющего анализировать малодробленные (до +1,5 мм) пробы весом до 1,5-2,0 кг, обладающее достаточной мобильностью и позволяющее при этом его устанавливать в геологических лабораториях при разведке и эксплуатации малых рудопроявлений и месторождений.

Tехническая задача изобретения решается изобретением, согласно которому достигается высокий технический результат от его использования благодаря применению специальной конструкции контейнера для анализируемой пробы, транспортируемой с помощью электромеханического привода от генератора к регистрирующему устройству, а также пространственным расположением генератора быстрых нейтронов и регистрирующего устройства.

Для этого в устройстве для нейтронно-активационного анализа, содержащем генератор быстрых нейтронов, регистрирующее устройство, контейнер и препаратопровод, контейнер в виде двух коаксиально расположенных цилиндров с кольцевым днищем и крышкой, содержащий между ними анализируемую пробу, жестко закреплен с помощью Z-образного коромысла на зубчатом колесе, связанного через ось с кареткой и имеющего возможность разворачивать коромысло через неподвижно укрепленную зубчатую рейку и устанавливать его на опорах каретки так, чтобы продольная ось контейнера совпадала с продольными осями нейтронного генератора и регистрирующего устройства, закрепленных в полости защитных экранов, установленных на разных уровнях на концах направляющих реек и развернутых входными отверстиями навстречу друг к другу с возможностью "одевания" контейнера с анализируемой пробой на генератор быстрых нейтронов и на регистрирующее устройство при перемещении каретки по направляющим.

Указанные технические результаты достигаются благодаря тому, что в предлагаемом устройстве используемый контейнер состоит из двух коаксиально расположенных цилиндров с кольцевым днищем и крышкой, между которыми засыпается активируемая проба, и этот контейнер с помощью электромеханического устройства "надевается" на нейтронный генератор и после завершения активации на регистрирующее устройство. Нейтронный генератор окружен защитой из замедлителя и поглотителя нейтронов на внешней ее стороне. Замедлитель внутри, непосредственно вблизи генератора, является отражателем нейтронов, что еще в большей степени способствует увеличению потока нейтронов, пронизывающего анализируемую пробу. Электромеханический привод системы транспортировки позволяет с высокой скоростью доставлять от генератора к регистрирующему устройству пробы весом более 2-х кг, хотя здесь накладываются ограничения толщиной слоя пробы при ее активации и измерении аналитической линии, на которую существенное влияние может оказать гамма-излучение комптоновского рассеяния более жестких линий.

Упрощенная конструкция реечно-зубчатого механизма и применение именно электромеханического привода значительно проще в изготовлении и эксплуатации в сравнении с пневмотранспортной системой, поэтому открывается возможность для ее монтажа даже в полевых, геологических условиях.

На фиг.1 и 2 схематически представлено устройство для нейтронно-активационного анализа.

Устройство содержит генератор 1 быстрых нейтронов в защитном экране 2 и регистрирующее устройство 3 в защитном экране 4. Анализируемая проба засыпана в контейнер 5, состоящий из двух коаксиально расположенных цилиндров с кольцевым днищем и крышкой из материала мало поглощающего нейтроны и гамма-излучение. Контейнер 5 закреплен на конце Z-образного коромысла 6, связанном жестко с зубчатым колесом, крепящимся через ось 7 к каретке 8. Зубчатое колесо представлено на чертежах в упрощенном варианте, для простоты изготовления, в виде равномерно распределенных по кругу планок 9. На каретке 8 укреплены упоры 10 с вырезами для фиксации коромысла 6 на такой высоте, чтобы продольная ось контейнера 5 совпала с продольными осями нейтронного генератора 1 и регистрирующего устройства 3. Каретка 8 установлена на направляющих 11 и с помощью троса 12 через направляющий 13 и обратный 14 ролики соответственно соединена с барабанами 15, вращаемыми двигателем 16. В средней части направляющих 11 установлена неподвижно зубчатая рейка с возможностью контактирования с зубчатым колесом. На фиг.1 и 2 она для упрощения конструкции представлена в виде закрепленных под направляющими 11 ряда планок 17 на определенном расстоянии так, чтобы, контактируя при движении каретки с планками 9, развернуть коромысло 6 и ось контейнера 5 совпала с осью генератора 1 или регистрирующего устройства 3. Положение контейнера 5 на генераторе 1 и регистрирующего устройства 3 фиксируется концевыми выключателями 18.

Показанная на чертежах схема соответствует случаю, когда защитные экраны 2 и 4, находясь на разных уровнях, обеспечивают минимальную активацию регистрирующего устройства, при этом зубчатая рейка и зубчатое колесо должны развернуть коромысло 6 на 180^о. На практике возможно, что минимум активации достигается при определенных наклонах защитных экранов 2 и 4 по отношению к полу или поверхности земли и тогда длина зубчатой рейки и высота упоров 10 должны быть несколько другими.

Устройство работает следующим образом.

Вначале пусть засыпанная в контейнер 5 анализируемая проба с кареткой 8 находится в зоне регистрирующего устройства 3. Нажатием дистанционной кнопки "Облучение" включается двигатель 16, через ролики 13 и 14 на верхний барабан 15 наматывается трос 12, а с нижнего барабана он сматывается, при этом каретка 8 движется в сторону генератора 1 с защитным экраном 2, достигнув планок 17 зубчатой рейки. Планки 9 (зубчатое колесо), взаимодействуя с ними, поворачивают на оси 7 Z-образное коромысло и опускают его на опору 10 с прорезью так, чтобы продольная ось контейнера 5 совпадала с осью генератора 1 нейтрона, и при дальнейшем движении каретки он "одевается" на него. Концевой выключатель 18 прекращает работу электродвигателя 16, когда контейнер 5 достигнет положения, соответствующего максимальному потоку нейтронов, испускаемому генератором. После этого включается генератор 1 и активирует анализируемую пробу в течение времени определяемой аналитической методикой. Выключив генератор, активированную пробу здесь же выдерживают в течение времени "остывания", если это предусмотрено методикой анализа, и/или реверсным включением электродвигателя 16 подают каретку 8 в сторону регистрирующего устройства 3. При этом на нижний барабан 15 наматывается трос 12, а через ролики 14 и 13 с верхнего барабана он сматывается. Достигнув планок 17, планки 9 обращают на оси 7 Z-образное коромысло 6, устанавливая его на опору 10 с прорезью так, чтобы продольная ось контейнера 5 совпала с продольной осью регистрирующего устройства 3 и при дальнейшем перемещении каретки 8 он "надевался" на него с фиксацией в положении максимальной чувствительности регистрации аналитической линии концевым выключателем 18.

Для достижения необходимой чувствительности и точности анализа цикл активации и измерения может быть повторен несколько раз. Весь процесс нейтронно-активационного анализа можно автоматизировать, включая засыпку, подачу проб и выдачу полученных результатов.

Практическое использование предлагаемого изобретения из-за простоты конструкции позволит снизить затраты на изготовление и эксплуатацию всей установки нейтронно-активационного анализа. Улучшенные геометрические условия активации и регистрации позволяют снизить значение порога чувствительности и тем самым расширить диапазон анализируемых элементов. Простота конструкции, низкая требовательность к точности изготовления установки и отдельных узлов позволяет быстро демонтировать, транспортировать и собирать в районе проведения геологоразведочных работ.